| 研究課題/領域番号 |
19K05695
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分37010:生体関連化学
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| 研究機関 | 兵庫県立大学 (2020-2021)
奈良先端科学技術大学院大学 (2019) |
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研究代表者 |
長尾 聡 兵庫県立大学, 理学研究科, 特任助教 (30452535)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | ドメインスワッピング / 多量体構造 / ヘムタンパク質 / タンパク質工学 / 熱安定性 / 金属結合部位 / タンパク質超分子 / ミオグロビン / タンパク質デザイン / 協同性 / 分子動力学シミュレーション / 結晶構造解析 / 金属結合性 / ヘリックス形成能 / 構造制御 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
タンパク質や核酸、脂質分子などから成るナノスケールの分子集合体を人工的に制御して創ることが出来れば、単分子にはないユニークな分子機能の利用に繋がる。本研究では、タンパク質の構造の一部が分子と分子の間で交換して集まる「ドメインスワッピング」を利用し、金属イオンとの結合や温度変化などにより分子集合体を作る技術の確立を目的とする。具体的には、 金属イオンに強く結合するドメインスワップタンパク質や、熱に対して安定なドメインスワップタンパク質のデザインを行い、タンパク質分子集合体を制御して作り、機能性分子としてのドメインスワップタンパク質の道を拓く。
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| 研究成果の概要 |
タンパク質はアミノ酸配列によって立体構造が決まるが、タンパク質の構造が単量体になるか多量体になるかを決める要因は明らかではない。ドメインスワッピングは単量体のタンパク質の部分構造が分子間で交換して多量体構造をとる現象であり、多くの天然の単量体タンパク質に起こり得ることが知られている。本研究課題では、ドメインスワッピングを多量体構築のための手法として発展させることを目的とした。本課題では、ヒンジ領域のアミノ酸のヘリックス形成能を増加させる変異によって多量体の熱安定性が増加し、多量体の形成が促進することを見出した。さらに、ドメインスワップ構造の対称性を利用して多量体上に金属結合部位を構築した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
タンパク質は生命現象の維持に必要不可欠の天然の機能性材料である。タンパク質の中には分子が複数集合して多量体となることで機能するものがあり、それを人工的に設計することが出来れば生体適合性が高く環境負荷の低い新規な機能性材料として利用できると期待される。本研究では、タンパク質を集合させる手法としてドメインスワッピングと呼ばれるタンパク質の構造交換現象を利用することを考え、ドメインスワッピングの促進をアミノ酸変異を用いた熱力学的な制御により可能とした。また、機能性材料としての応用を考え、ドメインスワップした多量体の分子対称性を利用した金属結合部位の構築も行った。
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